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optics1210 2019-01-24 14:28

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十:设计容易制造与加工的非球面

"<1-9CMl  
在本课中,我们展示如何将球面替换成非球面,从而改善像质。 然后我们重新优化它,控制非球面与最接近球面(CFS)的RMS偏离,以便更容易制造。 z:p9&mi  
这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

$[g8j`or!  
(如果您想自己运行此案例,始镜头名为6.RLE。) A =l1_8,`h  
让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:
* Fz#x{zt  
    FETCH 6 a 8.Xy])!  
    PANT L0>w|LpRc  
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 7oFA5T _  
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH u\P)x~-TM  
    VY 3 TH 20 3 cDqj&:$e  
    VY 5 TH xT;j_'9U;  
    VLIST GLM 1 3 ?J's>q^X  
    END 9Lqo^+0)\  
TTm  
    AANT UVaz,bXla  
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION _Rey~]iJJ8  
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL d{~Qd|<rr  
O`FuXB(t  
    GNR .5 1 3 2 0 VIg=| Oe),  
    GNR .5 1 3 2 .5 k=JT%  
    GNR .5 1 3 2 .7 {6 brVN.V  
    GNR .5 1 3 2 1. QliP9-im3  
    GNR .5 1 2 1 0 g@IYD  
    GNR .5 1 2 3 0 O:Ob{k  
    GNR .5 1 2 1 1 egy#8U)Z  
    GNR .5 1 2 3 1 O>sE~~g]?  
    END 8`;3`lZ  
6HxZS+], c  
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS u}BN)%`B  
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES
[Se0+\,&  
2-.%WhE/  
镜头质量得到改善,但5阶球差和3阶球差没有得到平衡:
~7"6Y ]  
转换成非球面。 将下面的命令行添加到PANT文件并重新优化。
~ZXAW~a}  
    VY 1 G 3 ybgAyJ{J<  
    VY 1 G 6 R; Gf3K  
    VY 1 G 10
j aq/]I7  
8WRxM%gsH  
正如所期望的那样,现在镜头要好得多 - 但是非球面看起来如何? ASY列表给出了系数:
XIJ{qrDr  
    SPECIAL SURFACE DATA lp%i%*EQ*  
    ______________________________________________________________________________ 8I|2yvhP  
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE jj*e.t:F  
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)
ZeP3 Yjr3  
N~@VZbS(6  
我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度(CFS)。 输入命令
3+| {O  
    ADEF 1 PLOT.
(y{nD~k  
x:WxEw>R  
该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们继续优化,是否能得到更容易制作的非球面。 在AANT文件中添加了这些行
{uuvgFC  
    M 0 100 CLINK w-(^w9_e  
    ADEF 1 I\peO/w  
    CD1 FILE 6 <u85>x  
    = CD1
?5#=Mh#  
."\&;:ZNv  
这里我们使用CLINK选项,它使优化程序运行下一个命令(在这种情况下为ADEF),然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 (要了解此强大功能,请在中键入HELP CLINKCW)。 -(YdK8  
SYNOPSYS已经有了这种分析的命令,如用户手册的第10.3.3节所述,但如果没有,你会怎么做? 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作,并且如果您想要执行没有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。 a?QDf5C q  
加权因子100来自哪里? 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042,其他像差中最大的差异为0.045。 (要查看这些值,可以使用FINAL nb命令。我们输入FINAL 5,查看五个最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):
kN,WB  
    FINAL 5 j2"Y{6c  
    ABERRATION LIST t?R=a-ZI  
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT :i_k A'dl&  
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 s(Tgv  
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 zO07X*Bw  
IfGQeynj  
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 ljo^ 2  
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 Obm@2;^g6  
*|DIG{  
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 ooPH [p  
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 ]kd )j  
#Zy-X_r  
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 RU^lR8;  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 =2=n   
Kzd`|+?'`M  
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 y~N,=5>j  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000
h.W;Dmf6]  
k$7@@?<  
因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 %wp#vO-$  
我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行?当ADEF命令运行时,它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后,询问AI
zu Jl #3YP  
    BUFFER?
=7c1l77z  
_,M:"3;Z  
看看放在哪里。
uoe5@j2  
    BUFF? VIxt;yE  
t $+46**  
    The current FILE BUFFER contains K$..#]\TM  
    1    0.02051954  BEST FIT CV i-EFq@xl  
    2    48.73404382  BEST FIT RD |,ZmRW^2K  
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT =*YK6  
    4    0.50763222  VOL. REMOVED 3 TN?yP)  
    5    0.00097815  PEAK DIFF. `[;b#.  
    6    0.00031781  RMS DIFF.
Svmyg]  
L:y} L  
我们所需的RMS差异在位置6- 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化,光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么?
G'<J8;B* t  
    SYNOPSYS AI>ASY f*g>~!  
U$`)|/8  
     SPECIAL SURFACE DATA Odr@9MJ  
     ______________________________________________________________________________ QJ ueU%|  
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE q(Y<cJ?X  
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) o 2 5kFD  
e_wz8]K)n  
    ADEF 1 PLOT
gq6C6   
Oifu ?f<r  
现在RMS差异仅为0.00018。 在这里,我们的镜头只有43%的非球面偏离,并且性能基本相同。 /AR;O4X+  
现在调整加权因子可能是有意义的,分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。 0O>8DX  
通过拾取FILE 5,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。将AANT命令更改为
.Jz$)R  
    M 0 50 CLINK N2VF_[l  
    ADEF 1 =De%]]>   
    CD1 FILE 5 HlB'yOHv!  
    = CD1
$;_'5`xs  
0C}7=_?  
并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。
N1KYV&'o  
制造这种非球面有多难? 让我们来看看:    ADEF 1 FRINGES
hgE!) UE  
这是一个非常漂亮的柔和的非球面,只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。 fz W%(.tc\  
使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时要确保它们易于制造。

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